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        35 kt/a廢酸再生裝置運(yùn)行分析

        2021-08-29 11:24:44
        硫酸工業(yè) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:廢酸制酸烷基化

        呂 品

        (山東三維化學(xué)集團(tuán)股份有限公司,山東淄博255434)

        隨著油品質(zhì)量升級和下游化工行業(yè)的發(fā)展,以及汽油標(biāo)準(zhǔn)升級的需要,對混合異辛烷的需求量越來越大。為應(yīng)對當(dāng)前市場上產(chǎn)品供不應(yīng)求的局面,同時(shí)增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競爭力,某石化公司新建400 kt/a烷基化裝置生產(chǎn)高辛烷值的烷基化油,配套建設(shè)了35 kt/a廢酸再生裝置。其中,烷基化裝置采用美國DuPont公司的STRATCO硫酸烷基化技術(shù),使用w(H2SO4)為98%的濃硫酸做催化劑;廢酸再生裝置采用奧地利P&P公司SOP濕法氧化制酸技術(shù)處理烷基化裝置產(chǎn)生的廢硫酸,脫除其中的雜質(zhì)實(shí)現(xiàn)硫酸的再生,產(chǎn)品酸返回烷基化裝置循環(huán)利用。

        1 工藝技術(shù)及特點(diǎn)

        1.1 工藝原理

        濕法氧化制酸工藝主要包括廢酸裂解、過程氣氧化、過程氣冷凝、過程氣凈化4個(gè)部分。

        1.1.1 廢酸裂解

        廢酸焚燒爐是廢酸裂解的核心設(shè)備,在850~950 ℃將廢酸裂解,廢酸中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,主要反應(yīng)如下[1]:

        1.1.2 過程氣氧化

        廢酸焚燒產(chǎn)生的過程氣經(jīng)過濾除塵后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器,在轉(zhuǎn)化器內(nèi)SO2被氧化為SO3,氮氧化物被還原,主要反應(yīng)如下[2]:

        1.1.3 過程氣冷凝

        氧化后的過程氣在冷凝器內(nèi)與風(fēng)機(jī)輸送的環(huán)境空氣換熱后,過程氣中的硫酸被冷凝下來,主要反應(yīng)如下:

        高中化學(xué)不僅要求學(xué)生掌握基本化學(xué)理論,還要求學(xué)生能在理論基礎(chǔ)上加以實(shí)驗(yàn),因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)的地位不容小覷.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,對于學(xué)生的動(dòng)手能力和理解能力都有一定的要求,其中部分危險(xiǎn)的化學(xué)藥品更是需要學(xué)生自覺遵守使用規(guī)則,才能保證指導(dǎo)教師和學(xué)生的人身安全,所以在實(shí)驗(yàn)過程中對學(xué)生的自我管理意識有著高標(biāo)準(zhǔn).學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中,自我管理不僅限于實(shí)驗(yàn)操作管理,還在于對生命尊重、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊庾R管理.對此教師在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)以身作則,向?qū)W生宣揚(yáng)自我管理能力的重要性.

        1.1.4 過程氣凈化

        過程氣經(jīng)冷凝后進(jìn)入裝有活性炭催化劑的轉(zhuǎn)化器中,殘余的SO2被吸收或轉(zhuǎn)化為稀硫酸,主要反應(yīng)如下:

        1.2 工藝流程

        35 kt/a廢酸再生工藝流程示意見圖1。

        圖1 35 kt/a廢酸再生工藝流程示意

        1.2.1 廢酸裂解

        自上游烷基化裝置來的廢酸送入焚燒爐內(nèi)裂解,硫酸在爐內(nèi)被分解為SO2,H2O和O2,其他有機(jī)物被同時(shí)分解。通過調(diào)節(jié)燃料氣和助燃空氣的流量調(diào)節(jié)爐溫和出口過程氣氧含量,并適當(dāng)補(bǔ)充液硫,保證產(chǎn)品酸產(chǎn)量。過程氣通過爐內(nèi)熔鹽換熱器降溫后進(jìn)入高溫過濾器過濾,出口灰分(ρ)小于1 mg/m3。

        1.2.2 過程氣氧化及冷凝

        過程氣經(jīng)風(fēng)機(jī)送入一級轉(zhuǎn)化器,將過程氣中的SO2氧化為SO3。經(jīng)氧化后的過程氣進(jìn)入一級冷凝器冷凝,過程氣與空氣換熱后,冷卻至約260 ℃,硫酸蒸氣達(dá)到露點(diǎn)被冷凝成硫酸,在冷凝器底部的收集槽積聚后自流至硫酸罐。未被冷凝的過程氣經(jīng)上部電除霧器回收酸霧后依次進(jìn)入二級轉(zhuǎn)化器和二級冷凝器。兩級轉(zhuǎn)化后過程氣經(jīng)加壓后進(jìn)入三級轉(zhuǎn)化器。

        1.2.3 過程氣凈化

        1.2.4 配套系統(tǒng)

        冷凝器收集槽中的硫酸自流至硫酸罐,經(jīng)冷卻降溫后送至界區(qū)硫酸儲(chǔ)罐,供烷基化裝置使用。裝置設(shè)置熔鹽系統(tǒng)傳導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)熱量,調(diào)控反應(yīng)溫度保證SO2的轉(zhuǎn)化率。余熱至蒸汽發(fā)生器產(chǎn)蒸汽,蒸汽經(jīng)過熱器過熱后送入蒸汽管網(wǎng)。降溫后的熔鹽返回至熔鹽罐,再經(jīng)泵送至各換熱器循環(huán)使用。

        1.3 工藝特點(diǎn)

        1)該工藝采用濕法氧化制酸工藝,與干法氧化制酸工藝的區(qū)別在于:不脫除過程氣中的水蒸氣,SO2在水蒸氣存在條件下被氧化為SO3,SO3與氣體中存在的水蒸氣反應(yīng)后冷凝成酸,完成廢酸的再生。濕法氧化制酸工藝不涉及過程氣脫水和成酸補(bǔ)水工序,減少了公用工程消耗,降低了能耗[3]。

        2)采用鉑系催化劑和釩系催化劑促進(jìn)SO2氧化,配套SCR脫硝催化劑脫除尾氣中氮氧化物。設(shè)置了高壓電除霧器減少酸霧產(chǎn)生,并采用活性炭催化劑凈化尾氣,以確保外排尾氣達(dá)標(biāo)排放。

        3)設(shè)置熔鹽系統(tǒng)傳導(dǎo)系統(tǒng)熱量,通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)蒸汽,降低了能耗。

        4)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)了開工、新風(fēng)、酸性氣、急停4種操作模式,便于操作切換,另外單獨(dú)設(shè)置了熔鹽啟停模式,系統(tǒng)自動(dòng)化程度高。

        2 運(yùn)行情況

        2.1 出現(xiàn)的問題及解決方法

        該裝置由山東三維石化工程股份有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì),于2019年3月底中交,并于2019年6月實(shí)現(xiàn)一次開車成功。生產(chǎn)期間,該裝置出現(xiàn)了以下問題:

        1)焚燒爐烘爐期間,個(gè)別高溫過濾器出口流通量不足,制約升溫。經(jīng)與施工單位對接,高溫過濾器出口管段在焊接過程中,氬弧焊打底保護(hù),管道中使用了水溶性紙充氬保護(hù),施工后未清理。因整個(gè)高溫過濾器出口壓力較低,水溶性紙無法破開,導(dǎo)致開工過程中氣流堵塞。使用蒸汽貫通后,設(shè)備流量得到提升。

        2)廢酸再生熔鹽系統(tǒng)泵出口閥高溫情況下卡澀。出口閥為帶蒸汽夾套伴熱的開關(guān)球閥,常溫狀況下閥門動(dòng)作正常,但投入夾套蒸汽后閥門出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象,致使熔鹽系統(tǒng)無法正常啟用。經(jīng)與廠家技術(shù)人員溝通得知:閥門在出廠時(shí)未進(jìn)行高溫測試,閥門設(shè)計(jì)時(shí)閥芯和閥座的配合尺寸為理論計(jì)算值,同時(shí)加工時(shí)存在偏差,導(dǎo)致閥門高溫時(shí)閥芯閥座膨脹間隙過小,進(jìn)而導(dǎo)致閥芯抱死無法動(dòng)作。廠家對閥門進(jìn)行返廠維修,高溫試驗(yàn)合格后運(yùn)回現(xiàn)場,投用正常。

        3)熔鹽夾套管道多處出現(xiàn)泄漏。熔鹽管道采用蒸汽夾套伴熱,內(nèi)外溫差較大,應(yīng)力過大導(dǎo)致管路破裂泄漏。經(jīng)與工藝包廠家溝通并調(diào)研相關(guān)熔鹽導(dǎo)熱使用廠家的使用情況,擬采用工廠預(yù)制外伴熱管伴熱的形式替代原有夾套伴熱形式,待整改投用后確認(rèn)使用效果。

        2.2 運(yùn)行效果

        35 kt/a廢酸再生裝置自投用以來,運(yùn)行情況良好,2019年9月25—28日對裝置進(jìn)行了標(biāo)定。裝置主要設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)對比詳見表1。

        表1 裝置主要設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)對比

        由表1可見:標(biāo)定工況下,SO2轉(zhuǎn)化率和SO3吸收率均達(dá)到設(shè)計(jì)值,產(chǎn)品酸w(H2SO4)均大于98%,產(chǎn)品酸濃度滿足烷基化裝置的使用要求,但低于設(shè)計(jì)值w(H2SO4)98.5%。原因是業(yè)主綜合考慮未引液硫至廢酸再生裝置,缺少生成硫酸所需的硫元素,導(dǎo)致產(chǎn)品酸濃度低于設(shè)計(jì)值。

        外排尾氣工藝參數(shù)見表2,尾氣污染物排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及排放限值見表3。

        表2 外排尾氣工藝參數(shù) ρ: mg/m3

        表3 外排尾氣污染物排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及排放限值

        從表2及表3可以看出:外排尾氣中的SO2、氮氧化物、硫酸霧和顆粒物濃度滿足各項(xiàng)最新排放要求。

        3 結(jié)語

        某石化公司35 kt/a廢酸再生裝置所得產(chǎn)品酸品質(zhì)優(yōu)良,且外排尾氣各項(xiàng)指標(biāo)滿足排放要求。SOP濕法氧化制酸技術(shù)適用于烷基化裝置廢酸再生需求,實(shí)現(xiàn)了酸的循環(huán)再生,減少了對環(huán)境的污染。

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